光的全反射

由图可知，光在左端面折射时的折射角 r= 2 －C 由折射定律得： 2 1 sin i n 1 n 1 故有： n2
sin i n cosC n 1 sin 2 C
n
sin i sin r

sin i cos C
2 i arcsin n 1 光将全部从右端面射出. 所以只要

故临界角C =
sin (
1 n疏 n密
)
= arcsin(
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n疏 n密
)
其中, n密、n疏分别为光密介质和光疏介质的绝 对折射率.
例：某介质的折射率为根号2，一束光从介 质射向空气，入射角为60°，图中光路图正确 的是（ ）D
4.发生全反射的条件
（1）光从光密介质射向光疏介质 （2）入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C 以上两个条件必须同时满足，缺一不可
二 .全反射
B
N θ2 O θ1 N'
光疏介质 光密介质
N B
θ2 O
θ1
光疏介质 光密介质
A
N'
A
逐渐增大入射角，当入射角增大到某一角 度，折射角接近90°时，继续增大入射角，这 时会发生什么情况？
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
导入新课
美丽的光纤装饰
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晶莹剔透的露珠
提问：折射定律的内容是什么？
折射定律 1.折射光线位于入射光线与法线所决定的平 面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧. 2.数学表达式:入射角的正弦与折射角的正弦 成正比，即 n sin i
0 bac 90 abc 60 2.图示为一直角棱镜的横截面．
0
一平行细光束从o点沿垂直于bc面的方向射人棱 镜． n ，若不考虑原入 2 已知棱镜材料的折射率 射光 BC 在bc面上的反射光，则有光线( ) A.从面ab 射出 B.从面ac射出 C.从面bc射出，且与bc面斜交 D.从面bc射出，且与bc面垂直
中央电视台记者 2001年9月12日沿着青 藏公路经过海拔2675 米的万长盐桥时，突 然看到远处的戈壁上， 有沙丘飘浮在天空中， 在阳光和浮云的作用 下，沙丘不断变幻着 颜色，沙丘的周围是 “波光粼粼的湖水”， 水面映出清晰的倒影。
海边、沙漠蜃景的成因
夏天，在气压恒定的海面上，空气密度 随高度增加而减小，对光的折射率也随之减 小，从而形成一具有折射率梯度的空气层. 当光线通过此空气层时，将发生偏转. 若人在较高处，看到的蜃景是由折射形 成的正立虚像；若人在较低处，看到的蜃景 是由折射和全反射形成的倒立虚像.
sin r
在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。
第3节 全反射
教学重难点
教学重点
掌握临界角的概念和发生全反射的条件.
教学难点
全反射的应用，对全反射现象的解释．
本节导航
一 .光疏介质和光密介质
二 .全反射 三 .全反射的应用
一 .光疏介质 和光密介质
1.定义:
（1）光疏介质:两种介质中折射率较小的介质叫 做光疏介质. （2）光密介质:两种介质中折射率较大的介质 叫做光密介质.
课堂小结
一、光疏介质与光密介质 1.定义 2.理解
折射率较小的介质叫做光疏介质. 折射率较大的介质叫做光密介质. ①相对性.②以折射率为依据的，与介质的其它属 性无关.
二、全反射 1.全反射现象
当光从光密介质进入光疏介质时，折射角 大于入射角.当入射角增大到某一角度时，折射 角等于900，此时，折射光完全消失入射光全部 返回原来的介质中，这种现象叫做全反射.
2.临界角
发生全反射形象时的最小入射角.
3.临界角的计算 4.发生全反射的条件:
（1）光从光密介质射向光疏介质 （2）入射角大于或等于临界角,即 i ≥ C
三、全反射的应用
会解释光导纤维、自行车的尾灯、海边、 沙漠的蜃景、早晨闪亮的露珠等
课堂练习
1 . 一透明塑料棒的折射率为 n ,光线由棒的一端 面射入，当入射角 i 在一定范围内变化时，光将 全部从另一端面射出.当入射角为 i 时，光在棒 的内侧面恰好发生全反射.求i的范围.
三 .全反射的应用
1. 露珠
2、珠宝的鉴赏（ 玻璃：320-420 金刚石：24.40）
3.海市蜃楼
中新网2004年3月16
日电 ，15日上午11时30
分左右(北京时间10时30 分)，日本根室市职员谷 口博之在北海道根室市 海域的根室海峡上空，
观测到了船悬于半空的
海市蜃楼奇观，并将其
拍摄下来。
光导纤维在医学上的应用 :内窥镜
光纤通信
相关资料
1880年，美国电话发明家贝尔就已经研究 并成功地发送与接收了光电话． 1881年，贝尔宣读了一篇题为〈关于利用光 线进行声音的产生与复制〉的论文，报导了他的 光电话装置． 1927年，英国的贝尔德首闪利用光全反射现象制 成石英纤维可解析图像
1930年至1932年间，日本在东京的日本电报 公司与每日新闻社之间实现了3.6公里的光通信， 但在大雾大雨天气里效果很差.
1. 全反射现象
当光从光密介质进入光疏介质时，折射 角大于入射角.当入射角增大到某一角度时， 折射角等于900，此时，折射光完全消失入射 光全部返回原来的介质中，这种现象叫做全 反射.
2. 临界角
光从光密介质射向光疏介质时，折射角等 于900时的入射角用字母 C 表示.临界角是指光由 光密介质射向光疏介质时，发生全反射形象时 的最小入射角，是发生全反射的临界状态.
n水＝1.33
n玻璃＝1.5-1.9
n金刚石＝2.42
1.光疏介质光密介质是相对而言的.只有对给 定的两种介质才能谈光疏介质与光密介质.没有 绝对的光密介质.
水和酒精： n水＝1.33 ＜ n酒精＝1.36
酒精相对于水而言是光密介质，但ρ水＞ρ酒精 2.光疏介质与光密介质的界定是以折射率为依 据的,与介质的其它属性(如密度等)无关.
1951年，荷兰和英国进行柔软纤维镜的研制．
1953年，荷兰人范赫尔把一种折射率为1.47 的塑料涂在玻璃纤维上，形成比玻璃纤维芯折 射率低的套层，得到了光学绝缘的单根纤维． 1970年美国康宁公司用高纯石英首次研制成功耗 损率为每公里20分贝的套层光纤，使通信不纤研究跃 进了一大步．一根光纤可以传输150万路电话和2万套 电视. 80年代末，在不到10年时间内．光缆就越过大西 洋，联结了欧洲和美洲. 1993年光缆跨过太平洋，把美国、加拿大和日本 联结起来.
当光由光密介质射入光疏介质时： 若入射角 i < C，则不发生全反射，既有反射 又有折射形象. 若入射角 i ≥ C，则发生全反射形象
3.临界角的计算
A.当光由某种介质射入真空或空气时:
n
sin 900 sin C
C arcsin 1 n
B.任意两种介质:n密、n疏 n密 sin 90 o n密对疏= sin C n疏
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
θ3 θ 1 θ2
θ3=900
θ 1 θ2
结论：随着入射角的增大，反射
角、折射角都随之增大，同时反射光的 强度增强，折射光的强度减弱.当入射角 达到某一角度时折射角为900，此时， 在界面上只有反射光线，没有折射光线， 发生了全反射，此时的入射角叫做临界 角，用C表示.
4.全反射棱镜 45 45 45
45
45 45
A、原理：利用全反射原理
B、作用：改变光路
C、优越性：反光率高,接近达到100%，成 像失真小. D、应用：精密昂贵的光学仪器中，比方说 显微镜，单反相机，潜望镜，望远镜……
5.光导纤维—光纤通讯
一种利用光的全反射原理制成的能传导 光的玻璃丝，由内芯和外套组成，直径只有 几微米到100微米左右，内芯的折射率大于 外套的折射率. 当光线射到光导纤维的端面上时，光线就 折射进入光导纤维内，经内芯与外套的界面发 生多次全反射后，从光导纤维的另一端面射出， 而不从外套散逸,故光能损耗极小.
C nV
对光疏介质 对光密介质
n较小 n较大
同一频率的光在其中传播的 V 较大 同一频率的光在其中传播的 V 较小
如何理解光疏介质和光密介质？
比如我和下面 一位比身高
光疏介质和光密介质只是相对而言的.
思考
光进入不同介质时的角度大小关系：
光从光疏介质射入光密介质时， ＞ 折射角 入射角______ 光从光密介质射入光疏介质时， ＜ 折射角 入射角______